消泡剂的消泡原理

消泡包括抑泡和破泡两个方面，当体系加入消泡剂后，消泡剂必须能够分布在整个体系中，但不溶解，而且它的表面张力必须低于该体系的表面张力。消泡刘要发挥作用，首先必须渗入到气泡膜上，而且消泡剂膜层后，又要能很快地散布出来。按照Ross提出的公式：

渗入系数：E=γF+γDF+γD＞0

扩散系数：S=γF-γDF-γD＞0

式中，γF为气泡介质的表面张力；

γDF为气泡介质与消泡剂之间的界面张力；

γD为消泡剂的表面张力。

为了产生渗入，E必须大于0，为了产生扩散，s必须大于0，只有E和S都为正值时的物质才具有消泡作用。要使E足够大，消泡剂的表面张力就要低，要使s足够大，不仅消泡剂的表面张力要低，而且气泡介质与消泡剂之间的界面张力也要低，这就要消泡剂本身具有一定的亲水性，使其既不溶于发泡介质中，又具有很好的扩散能力。

水溶性涂料所用消泡剂总是以微粒的形式渗透到气泡体系中，当由于某种原因体系要产生气泡时，体系中的消泡剂微粒就马上破坏气泡的弹性膜，抑制气泡的产生。如果气泡已经存在，添加的消泡剂接触气泡后，即捕获气泡表面的憎水链端，经迅速铺展形成很薄的双膜层，进一步扩散，层状侵入，取代原泡沫的膜壁。由于低表面张力的液体总要流向高表面张力的液体，所以消泡剂本身的低表面张力，就能使含有消泡部分的泡膜的膜壁逐渐变薄，而被周围表面张力大的膜层强力牵引，整个气泡就会产生应力的不平衡，从而导致气泡的破裂。

消泡剂的分类

使用化学的方法来进行气泡的消除，最有效的方法是使用消泡剂。消泡剂由于作用机理不同，又分为抑泡剂、脱泡剂和破泡剂三种。

抑泡剂极易吸附在气泡膜壁上，例如甲基异丁基甲醇，它能排除稳定气泡的表面活性物质，使得气泡膜的表面张力降低，气泡壁变薄，不均匀的气泡表面自由能造成了气泡的不稳定，在气泡上浮过程中就会被破坏掉。好的抑泡剂可抑制在搅动和隔膜泵输送过程中产生过量的气泡。脱泡剂是分散于液体介质中的非极性物质，气泡被非极性脱泡剂层所包裹，而脱泡剂分子与液体介质之间的作用较弱，一旦两个这样的气泡相互接触，它们就会融合成一个大泡，根据Stokes定律，气泡在液体中上升的速度与气泡的半径的平方成正比，而与液体的黏度成反比。融合后的大气泡上升速度会大大加快，一旦到达液面，气泡就会破裂，可见脱泡剂大大加快了气泡的逸出。破泡剂能明显降低气泡膜表面的张力，例如乙醇能使存在于液面上的气泡变薄，最终导致膜的破裂，达到消泡的目的。实际上，抑泡剂、脱泡剂和破泡剂统称为消泡剂，对一种助剂而言，经常很难确切地区分和界定它是抑泡、脱泡还是破泡作用。消泡剂则是一个普遍适用的概念。

实用的消泡剂

水溶性消泡剂有以下几种：

② 物油类，包括有机醇类化合物；

②有机硅表面活性剂，包括改性有机硅表面活性剂，改性有机硅表面活性剂通常用聚醚等亲水基改性；

③上述类型化合物的乳液，有的还加入了疏水的颗粒如二氧化硅、硬脂酸盐、脂肪酸造衍生物以及聚脲化合物等。疏水颗粒有助于破泡，因为加入的疏水颗粒移动到气泡膜上会吸附稳泡剂的表面活性物质并使膜的内聚力降低，进而造成泡沫推动稳定而破裂。

矿物油型消泡剂的大致组成是约80％的载体油、15％左右的疏水颗粒和5％左右的乳化剂、防腐剂以及其它增效成分。载体油为低表面张力的化合物，决定了消泡剂的消泡性能和消泡效果的持久性。它们与介质有一定的不相溶性，并且很容易上升到液体表面。常见的载体油有碳氢化合物、脂肪醇、脂肪酸酯等。可用的疏水颗粒有气相二氧化硅、硬脂酸金属盐、脂肪酸衍生物、聚脲、高分子聚乙二醇、聚氨酯化合物等。疏水颗粒的粒径一般在0．1。20¨m之间。粒径太大不易进入气泡膜壁，太小消泡效果不好。

有机硅泡剂的主要结构是聚二甲基硅氧烷，但更常用的是用聚醚改性的聚二甲基硅氧烷。调节聚醚链段的极性、长度、数量和在聚硅氧烷上的分布，可以得到消泡性能各不相同的消泡剂。消泡剂分子结构中的硅氧烷段提供表面活性，聚醚链段的性质决定了与体系的相容的程度。

消泡剂的选用原则

好的消泡剂不需要具有良好的水溶性，因为消泡剂这种表面活性剂必须分布在气液界面上才能起到降低界面张力的作用，而易溶于水的表面活性剂减少了在气液界面的聚集浓度，不利于消泡，甚至不能消泡反而起泡。与水的可溶性决定了一种表面活性剂的消泡能力。真正好的消泡剂应该是在水体系中具有良好的混溶与不混溶的某个平衡点上。过度的溶解性和不溶解属于都不会产生理想的消泡效果，这也是选择消泡剂困难的主要原因。

根据以上分析，我们总结了水溶性光扩散涂料对消泡剂的要求是：

(1)应不溶解于气泡体系中；

(2)在起泡液体表面上很容易扩散；

(3)分子间力和表面张力要小；

(4)密度要比起泡液体小。

能满足上述条件的，主要有硅系、聚烷撑二醇、脂肪酸、脂肪酸酷、磷酸醋等。二甲基聚硅氧烷是硅系消泡剂中的主要品种。

由于消泡剂与水体系的不混溶性，添加消泡剂后必须在高剪切力下分散均匀。为了改进消泡剂在水性涂料中的混合，常常将消泡剂制成乳液。乳液型的消泡剂化学本质未变，添加时免除了过度的调整搅拌。许多商品消泡剂都以乳液形式供应的。